RESUMO Esse estudo teve como objetivo avaliar e identificar a variabilidade espacial da erosão laminar em áreas que utilizam agricultura de precisão. Para tanto, foram utilizados dados de solo de três propriedades da região oeste do Paraná, uma no município de Céu Azul (área A) e duas em Serranópolis do Iguaçu (áreas B e C). Para identificar os dados discrepantes (outliers), foi realizada uma análise da dispersão dos quartis por meio de um gráfico box-plot. A verificação da normalidade dos dados foi realizada com base na aplicação do teste de Kolmogorov-Smirnov. Em seguida, foi realizada uma análise espacial, utilizando o software AgDataBox-Map. Após a obtenção dos mapas temáticos, foram estimados os parâmetros da Equação Universal de Perdas de Solo. Após essa etapa, foram calculados os fatores de estimativa das perdas de solo e gerados mapas temáticos, os quais foram integrados por álgebra cartográfica, resultando no modelo de identificação de áreas suscetíveis à erosão. A área A apresentou maior suscetibilidade (estimativa de perda de solo = 0-200 t ha-1 por ano) quando comparada às áreas B e C (estimativa de perda de solo = 0-150 t ha-1 por ano), porém, todas as áreas apresentam baixa suscetibilidade à erosão.

ABSTRACT The study aimed to identify and evaluate the spatial variability in laminar erosion in areas using precision agriculture tools. Soil data from three properties in the western region of Paraná state, Brazil, were used: one in the municipality of Céu Azul (area A) and two in Serranópolis do Iguaçu (areas B and C). To identify discrepant data (outliers), analysis of the dispersion of quartiles was performed using a box-plot graph. Data normality was verified using the Kolmogorov-Smirnov test. A spatial analysis was performed using AgDataBox-Map software. The parameters of the universal soil loss equation were estimated and used with map algebra to produce a model to identify areas susceptible to erosion. Area A (soil loss estimate = 0-200 t ha-1 per year) presented greater susceptibility to erosion than areas B and C (soil loss estimate = 0-150 t ha-1 per year); however, all areas had a low susceptibility to erosion.

ABSTRACT Spatial variability management of soil chemical attributes is one of the approaches to be employed in the face of the constant challenge of increasing agricultural yield to meet world demand. In this sense, precision agriculture has as one of its tools the application of inputs at varying rates, which seeks to determine the ideal amount of fertilizer at each point of the crop, contrary to the conventional recommendation approach based on average values. In this context, this work studied the fertilizer recommendation methods used in site-specific nutrient management and the calculation methodologies for N, P, and K recommendations. For this purpose, a systematic literature study (SLS), consisting of systematic literature mapping, snowballing, and systematic literature review was performed. The analyzed studies were grouped into five domains (precision agriculture, soil fertility, site-specific nutrient application, fertilizer recommendation methods, and recommendation software for site-specific nutrient application). As a result, the SLS identified 12 methods for recommending N, nine for recommending P, and six for recommending K, in addition to five computer programs for precision agriculture that perform fertilizer recommendations at varying rates.

ABSTRACT The application of nitrogen (N) fertilizer is complex and expensive, so its correct management has financial and environmental benefits. The use of optical proximity sensors is a promising technique. However, the movement of the agricultural machinery or of the person carrying the sensor will result in height differences and/or different tilt and twist angles with respect to the canopy. We considered whether these variations would affect the reflectance measurement. In this study, we took normalized difference vegetation index (NDVI) readings of a wheat canopy, to which 90 kg ha-1 of urea had been applied in stage 5, and observed the NDVI in stages 6, 8 and 10.5. We also tested soybeans, to which 90 kg ha-1 of urea had been applied in stage R1, and took NDVI readings in stages R2 and R5. Our goal was to study the effects of the position of an active reflectance sensor (GreenSeeker) on the NDVI index at different heights and at different angles to the canopy. We observed that the height of the sensor affected the NDVI depending on the stage of the plant and that angles up to 15° of the sensor did not directly affect the readings.

ABSTRACT Precision Agriculture (PA) uses technologies with the aim of increasing productivity and reducing the environmental impact by means of site-specific application of agricultural inputs. In order to make it economically feasible, it is essential to improve the current methodologies as well as proposing new ones, in which data regarding productivity, soil, and compound indicators are used to determine Management Areas (MAs). These units are heterogeneous areas within the same region. With these methodologies, data mining (DM) techniques and algorithms may be used. In order to integrate DM techniques to PA, the aim of this study was to associate MAs created for soy productivity using the Fuzzy C-means algorithm by SDUM software over a 9.9-ha plot as the reference method. It was in opposition to the grouping of 2, 3, and 4 clusters obtained by the K-means classification algorithms, with and without the Principal Component Analysis (PCA), and the EM algorithm using chemical and physical data of the soil samples collected in the same area during the same period. The EM algorithm with PCA modeling had a superior performance than K-means based on hit rates. It is noteworthy that the greater the number of analyzed MAs, the lower the percentage of hits, in agreement with the result shown by SDUM, which shows that two MAs compose the best configuration for this studied area.

RESUMO A agricultura de precisão proporciona aos agricultores identificar e tratar de forma adequada as variações encontradas na área agrícola. As zonas de manejo (ZMs) permitem a implantação da agricultura de precisão de forma viável e relativamente mais econômica. A forma mais importante para definir ZMs é usando o algoritmo fuzzy C-means. Um problema consiste em como selecionar a variável a ser usada como layer de entrada no processo fuzzy. Assim, o objetivo deste trabalho, foi testar a hipótese de que variáveis redundates podem prejudicar o processo de delineamento de ZMs. Este trabalho foi desenvolvido em uma área de 19,6 ha e 15 agrupamentos de ZMs foram gerados por meio do o algoritmo fuzzy C-means, dividindo-se em duas a cinco classes. Cada agrupamento usou uma composição diferente de variáveis, que são os atributos cobre, silte, argila, e altitude. Foi encontrado que algumas combinações dessas variáveis produziu melhores ZMs. Nenhuma combinação de variáveis produziu desempenho estatisticamente melhor que a ZM gerada apenas com as variáveis não redundantes. Assim, as variáveis redundantes podem ser descartadas. O agrupamento com todas as variáveis não forneceu maior separação e organização dos dados entre as classes de ZM, não sendo recomendado.

ABSTRACT Precision agriculture (PA) allows farmers to identify and address variations in an agriculture field. Management zones (MZs) make PA more feasible and economical. The most important method for defining MZs is a fuzzy C-means algorithm, but selecting the variable for use as the input layer in the fuzzy process is problematic. BAZZI et al. (2013) used Moran’s bivariate spatial autocorrelation statistic to identify variables that are spatially correlated with yield while employing spatial autocorrelation. BAZZI et al. (2013) proposed that all redundant variables be eliminated and that the remaining variables would be considered appropriate on the MZ generation process. Thus, the objective of this work, a study case, was to test the hypothesis that redundant variables can harm the MZ delineation process. BAZZI This work was conducted in a 19.6-ha commercial field, and 15 MZ designs were generated by a fuzzy C-means algorithm and divided into two to five classes. Each design used a different composition of variables, including copper, silt, clay, and altitude. Some combinations of these variables produced superior MZs. None of the variable combinations produced statistically better performance that the MZ generated with no redundant variables. Thus, the other redundant variables can be discredited. The design with all variables did not provide a greater separation and organization of data among MZ classes and was not recommended.

As plantas de cobertura são importantes na melhoria da qualidade do solo, cujos atributos frequentemente apresentam dependência espacial. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de plantas de cobertura em manejo de inverno nos atributos físicos do solo e a produtividade da soja por meio de mapas temáticos. Os tratamentos foram cinco manejos de inverno: aveia-preta; consórcio 1 (nabo forrageiro e aveia-preta); consórcio 2 (nabo forrageiro, aveia-preta e ervilhaca comum); trigo e testemunha (pousio). Avaliaram-se a macroporosidade, a microporosidade, a porosidade total, a densidade e o teor de água do solo, na profundidade de 0 - 0,1 m após o manejo das coberturas de inverno. A soja foi semeada em toda a área no verão, após o manejo das coberturas de inverno e determinada sua produtividade para cada tratamento. Elaboraram-se mapas temáticos para os tratamentos, os quais foram comparados com a testemunha, utilizando-se do coeficiente de desvio relativo (CDR). As plantas de cobertura melhoraram a macroporosidade e a porosidade total do solo em algumas regiões dentro da área em estudo. A aveia-preta foi mais eficiente em manter mais elevado o teor de água do solo e demonstrou maior potencial para reduzir a densidade do solo.

Cover crops are important for improving soil quality. However, soil properties usually have some spatial dependence. Thus, this study aimed to evaluate the effect of winter cover crops on physical properties of soil and soybean yields using thematic maps. Five winter treatments were used: black oats; intercropping 1 (forage turnips and black oats); intercropping 2 (forage turnips, black oats and common vetch); wheat; and control. Macroporosity, microporosity, total porosity, bulk density and water content of the soil from 0 - 0.1 m depths were evaluated after the winter cover crop management. Soybeans were sown over the entire area in the summer after the winter cover crop management, and the soybean yield was determined for each treatment. Maps for each treatment were created and compared to the control treatment using the relative deviation coefficient (RDC). The cover crops improved the total macroporosity of the soil in some regions of the study area. The black oats were more efficient at maintaining higher water content of the soil, and it can be used to decrease the bulk density.

Os atributos químicos e físicos do solo apresentam, frequentemente, dependência espacial. Portanto, é imprescindível estudar sua variabilidade espacial visando ao manejo mais preciso da lavoura, a redução do impacto ambiental, a otimização do uso de máquinas e o aumento da eficiência das equipes de trabalho. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade espacial de atributos físicos de um Latossolo Vermelho distroférrico típico após o cultivo de soja. Os dados foram coletados em uma área de 2 ha cultivada sob sistema de plantio direto utilizando-se uma grade amostral de 30 x 33 m, em que foram avaliados os parâmetros: macroporosidade, microporosidade, porosidade total, densidade e umidade do solo, na camada de 0 - 0,1 m; após as análises exploratória e geoestatística, os modelos teóricos foram ajustados aos semivariogramas para cada atributo; já a interpolação dos dados foi realizada utilizando-se a krigagem ordinária, verificando-se que todas as variáveis estudadas apresentaram dependência espacial, que variou entre moderada (macroporosidade, porosidade total e umidade do solo) e forte (microporosidade e densidade do solo), em função do coeficiente de efeito pepita.

The chemical and physical properties of a soil often show a spatial dependence. Thus, it is important to study their spatial variability, aiming to improve the crop management, to reduce the environmental impact, to optimize the machinery use, and to increase the efficiency of staff. So, this study aimed to evaluate the spatial variability of the physical properties of a distroferric Red Latosol (Typic Haplorthox) after soybean crop. The data were collected in an area of 2 ha managed under no tillage system, using a sampling grid of 30 x 33 m, where it was evaluated the macro, micro and the total porosity, the bulk density and the soil water content in 0 - 0.1 m layer. After the exploratory and geostatistical analyses, the theoretical models were set to the semivariograms for each attribute. The data interpolation was performed using the ordinary kriging. All the variables showed spatial dependence, which ranged from moderate (macroporosity, total porosity and soil water content) to strong (microporosity and bulk density), according to the nugget effect coefficient.

A seleção e a otimização de sistemas mecanizados são os principais objetivos da mecanização racional. Não é suficiente uma compra adequada do maquinário agrícola se sua utilização não for controlada em aspectos operacionais e financeiros. Neste trabalho, é descrito o desenvolvimento de software para estimativa do custo operacional de máquinas agrícolas (MAQCONTROL), utilizando o ambiente de desenvolvimento Borland Delphi e o banco de dados Firebird. Os custos operacionais foram divididos em fixos e variáveis. Nos custos fixos, foram estimadas as despesas com depreciação, juros, alojamento e seguros. Nos custos variáveis, foi dada ênfase aos custos de manutenção como: óleos lubrificantes, filtros, pneus, graxa, combustível, pequenos reparos e troca de peças. Os resultados demonstraram a eficiência do software para os objetivos propostos. Assim, o MAQCONTROL pode ser uma importante ferramenta no processo de administração rural, pois reduz os custos da informação e agiliza a determinação precisa dos custos operacionais de máquinas agrícolas.

The rational mechanization has as main objectives the selection and optimization of mechanized systems. An adequate purchase of agricultural machinery is not sufficient if its use is not controlled in operational and financial aspects. This work describes the development of software to estimate operational costs of agricultural machinery (MAQCONTROL), using Borland Delphi's development environment and Firebird database. The operational costs were divided in fixed and variable. In fixed costs, the expenses with depreciation, interest, storage and insurance were estimated. In variable costs, the emphasis was given to the expenses on maintenance, lubricating oils, filters, tires, grease, fuel, small repairs, and parts replacement. Results have shown the software efficiency for the proposed objectives. Therefore, the MAQCONTROL software proved to be an important tool in the rural management process, because it reduces information costs and accelerate the precise determination of operational costs of farm machinery.

O mapa de produtividade representa a variabilidade espacial das características de uma área cultivada e permite intervir na produção dos anos posteriores, na aplicação diferenciada de insumos. Este trabalho teve por objetivo verificar a influência da densidade amostral e do tipo de interpolação na exatidão dos mapas de produtividade, gerados a partir da amostragem manual de grãos, solução que pode ser adotada quando um monitor não pode ser utilizado. Um mapa de produtividade foi obtido com monitor de colheita comercial em lavoura de milho, a partir do qual foram estabelecidas 84 grades e, por meio de três interpoladores, o inverso da distância ao quadrado, inverso da distância e krigagem geraram-se, assim, 252 mapas de produtividade, que foram então comparados com o original, utilizando-se o coeficiente de desvio relativo (CDR) e o índice kappa. A perda de informação do mapa de produtividade aumentou à medida em que se diminuiu a densidade amostral e foi dependente do método de interpolação utilizado. Um modelo de regressão múltipla foi ajustado à variável CDR, em função das variáveis: índice de variabilidade espacial e densidade amostral. Este modelo teve a finalidade de auxiliar o agricultor na definição da densidade amostral e permitir obter-se, manualmente, o mapa de produtividade, caso ocorram problemas eventuais no monitor de colheita.

Yield mapping represents the spatial variability concerning the features of a productive area and allows intervening on the next year production, for example, on a site-specific input application. The trial aimed at verifying the influence of a sampling density and the type of interpolator on yield mapping precision to be produced by a manual sampling of grains. This solution is usually adopted when a combine with yield monitor can not be used. An yield map was developed using data obtained from a combine equipped with yield monitor during corn harvesting. From this map, 84 sample grids were established and through three interpolators: inverse of square distance, inverse of distance and ordinary kriging, 252 yield maps were created. Then they were compared with the original one using the coefficient of relative deviation (CRD) and the kappa index. The loss regarding yield mapping information increased as the sampling density decreased. Besides, it was also dependent on the interpolation method used. A multiple regression model was adjusted to the variable CRD, according to the following variables: spatial variability index and sampling density. This model aimed at aiding the farmer to define the sampling density, thus, allowing to obtain the manual yield mapping, during eventual problems in the yield monitor.

Por meio do manejo diferenciado, a agricultura de precisão traz novas técnicas para o setor agrícola, bem como maior detalhamento dos métodos utilizados e aumento da eficiência global do sistema. O objetivo deste trabalho foi analisar duas técnicas para definição de unidades de manejo com base em mapas de produtividade de soja, em uma área produtiva manejada com adubação química localizada e outra com adubação química convencional. A área experimental possui 1,74 ha, constituída de 128 amostras com adubação localizada e 128 com adubação convencional. Os dados de produtividade foram normalizados por duas técnicas (produtividade normalizada e padronizada equivalente) e posteriormente definidas unidades de manejo. Pode-se concluir que os dois métodos de definição de unidades de manejo mostraram-se eficientes, apresentando semelhanças na disposição dos dados. Devido à produtividade padronizada equivalente utilizar escore-padrão, ela contempla melhor justificativa estatística.

Through the site-specific management, the precision agriculture brings new techniques for the agricultural sector, as well as a larger detailing of the used methods and increase of the global efficiency of the system. The objective of this work was to analyze two techniques for definition of management zones using soybean yield maps, in a productive area handled with localized fertilization and other with conventional fertilization. The sampling area has 1.74 ha, with 128 plots with site-specific fertilization and 128 plots with conventional fertilization. The productivity data were normalized by two techniques (normalized and standardized equivalent productivity), being later classified in management zones. It can be concluded that the two methods of management zones definition had revealed to be efficient, presenting similarities in the data disposal. Due to the fact that the equivalent standardized productivity uses standard score, it contemplates a better statistics justification.

O software PRAPRAG é uma ferramenta de escolha de máquinas e implementos agrícolas que apresentam o menor custo por área ou por quantidade produzida, bem como, faz o planejamento de aquisição das máquinas para a propriedade agrícola, do ponto de vista técnico e econômico. Foi utilizada a linguagem de programação Borland Delphi 3.0 e, a partir de prospectos das máquinas e implementos, criou-se um banco de dados onde o usuário pode cadastrar e modificar suas características de uso. O software mostrou-se uma ferramenta útil e uso amigável. O software proporciona maior rapidez, segurança e confiabilidade ao processo produtivo e econômico das propriedades, na seleção e aquisição de conjuntos mecanizados agrícolas, e na determinação de custos com a mão de obra utilizada.

The software PRAPRAG is a tool used for choosing agricultural machines and implements that present the lowest cost per area or produced amount, as well as, to it makes the machines acquisition planning for the agricultural property, from both technical and economical points of view. It was used the programming language Borland Delphi 3.0. From the machine and implement handouts, it was created a database where the user can register and modify their characteristics of use. The software showed to be a useful and friendly tool. The software provides high speed, safety and reliability for the productive and economical process of the properties, at the selection and acquisition of agricultural systems, as well as for the determination of costs with the used labor.

Propôs-se, com este trabalho, avaliar o desempenho dinâmico de um trator agrícola funcionando com biodiesel destilado (50% etílico + 50% metílico) em função das proporções de biodiesel e diesel de petróleo (0 e 100%, 5 e 95%, 15 e 85%, 25 e 75%, 50 e 50%, 75 e 25% e 100 e 0%) respectivamente. O experimento foi realizado na área do Departamento de Engenharia Rural da Universidade Estadual Paulista - UNESP, Campus de Jaboticabal, SP, localizado na latitude 21º 14' 28" S e longitude 48º 17'12" W. Utilizou-se um trator 4 x 2 TDA com potência de 73,6 kW (100 cv) no motor e um trator de lastro. O biodiesel utilizado foi produzido à base de óleo residual de fritura de alimentos, o delineamento experimental foi inteiramente casualizado (DIC), com 7 tratamentos e 5 repetições, totalizando 35 observações, e os resultados evidenciaram que a mistura biodiesel e diesel de petróleo influenciou significativamente as variáveis consumo horário volumétrico, consumo horário mássico, consumo de combustível por área trabalhada e consumo específico. Quando o trator operou com 100% de biodiesel (B100) o consumo específico aumentou em média 18% em relação ao diesel (B0).

The objective of this study was to evaluate the dynamic performance of an agricultural tractor utilizing distilled biodiesel (50% ethylic + 50% methylic) as a function of the proportion of biodiesel and diesel of petroleum (0 and 100%, 5 and 95%, 15 and 85%, 25 and 75%, 50 and 50%, 75 and 25% and 100 and 0%), respectively. This research was done in the area of the Department of Rural Engineering of the Paulista State University (UNESP), Jaboticabal Campus, SP, located in the latitude 21º 14' 28" S and longitude 48º 17'12" W. A tractor 4 x 2 FWA was used, with a 73.6 kW (100 HP) motor and a ballast tractor. The biodiesel used was produced from spent oil from food frying. The experimental design was entirely randomized, with 7 treatments and 5 repetitions, totaling 35 observations. The results showed that the biodiesel and diesel blend significantly influenced the hourly volumetric consumption, hourly mass consumption, fuel consumption per worked area and specific fuel consumption variables. When the tractor operated with 100% of biodiesel (B100) the specific fuel consumption increased 18% on average in relation to diesel (B0).

Através de técnicas de geoestatística foram confeccionados mapas de contorno, produzidos por interpolação através da krigagem ordinária representando, desta forma, a variabilidade espacial dos atributos físicos densidade do solo [kg dm-3], teor de água do solo [g g-1] e resistência mecânica a penetração [MPa] nas camadas de 0-10,10-20 e 20-30 cm de profundidade, além da produtividade de soja [t ha-1]. Os atributos do solo e a produtividade se derivaram de um plano de amostragem estratificada sistemática desalinhada, do ano agrícola 1998/99, subdividido em parcelas sem manejo localizado (SML) e parcelas com manejo localizado (CML). De maneira geral, os mapas de produtividade apresentaram um padrão de variabilidade semelhante quanto à distribuição na área não respondendo, assim, ao tratamento químico diferenciado aplicado nas parcelas CML; já os atributos físicos mostraram comportamento semelhante para os dois métodos de cultivo. Dentre os atributos físicos estudados, a resistência à penetração na camada 0-10 cm de profundidade foi a variável que melhor se correlacionou com a produtividade.

Through geostatistics techniques, contour maps, were produced by interpolation using ordinary kriging, representing the spatial variability of the physical attributes; soil density [kg dm-3], soil water [g g-1] and penetration resistance [MPa] in the 0-10, 10-20 and 20-30 cm of depth, besides the soy bean productivity [t ha-1]. Soil attributes and yield data, derived from an unaligned stratified systematic sampling scheme, subdivided in portions with localized management (CML) and without localized management (SML) for the agricultural year 1998/99. The productivity maps in general presented a similar variability standard for the distribution in the non responding area as well as in the area with different chemical treatments applied in the CML plots. Where as the physical attributes presented a similar behavior for the two methods of management. Amongst the physical attributes studied, the penetration resistance in the 0-10 cm of depth was the variable which was best correlated with the productivity.

Com este trabalho, objetivou-se estudar a influência da direção de semeadura do milho (Zea Mays L.) na sua reflectância na banda 550 nm (r550) e no Índice de Vegetação Verde da Diferença Normalizado - IVVDN, visando fornecer informações necessárias à viabilização de um sistema de aplicação localizada de nitrogênio (N) em tempo real. O sistema de semeadura utilizado foi o direto, administrando-se os nutrientes de acordo com análise do solo e com uma taxa de N de 160 kg ha-1. As linhas de semeadura foram localizadas na direção Norte-Sul e Leste-Oeste. Conclui-se que o milho semeado na direção Leste-Oeste apresentou valores para reflectância r550 e índice de vegetação IVVDN menores e menos dependente da hora do dia que o milho semeado na direção Norte-Sul. O IVVDN mostrou-se mais apropriado para uso em sistemas de aplicação de fertilizantes a taxas variáveis em tempo real utilizando-se técnicas de sensoriamento remoto, por se mostrar menos sensível á direção de semeadura.

The objective of this work was to study the influence of the row direction of corn (Zea mays) on its spectral properties measured in the field, including the green normalized difference vegetation index (Green NDVI). Spectral properties of corn are known to be related to the nitrogen (N) status of the corn and may form the basis for real-time site-specific rates of N application. Row direction effects on spectral properties may be substantial before canopy closure. If so, it will be necessary to account for these effects in order to accurately predict the N need of corn from spectral measurements. Corn was planted directly, with no tillage, in North-South (NS) and East-West (EW) oriented rows. Nitrogen was applied as ammonium nitrate at a rate of 160 kg N ha-1. Reflectance was measured with spectral radiometers placed 30 cm above individual plants. Reflectance and green NDVI were bly dependent on time of day for corn in NS rows, and much less so for corn in EW rows. Reflectance and green NDVI were lower for corn in EW rows than corn in NS rows, but lack of replication makes it difficult to be certain that this was due to row direction. Green NDVI was less sensitive than reflectance to row direction and therefore may be more appropriate for use in a real-time variable-rate nitrogen application system.